¿Cómo saca tu cerebro la basura?

En este Spotlight, presentamos el sistema glifático: el sistema específico de eliminación de desechos del cerebro. Ahora implicados en varias condiciones, ya es hora de que nos conozcamos.

La astroglia (ilustrada arriba) juega un papel fundamental en el servicio de recolección de basura del cerebro.

Muchos de nosotros estamos relativamente familiarizados con el sistema linfático; realiza una serie de funciones, una de las cuales es eliminar los desechos metabólicos de los espacios entre las células, lo que se conoce como espacio intersticial.

Sin embargo, el sistema nervioso central (SNC), que comprende el cerebro y la médula espinal, no tiene vasos linfáticos verdaderos.

Debido a que el SNC es muy activo, los desechos metabólicos pueden acumularse rápidamente.

El SNC también es muy sensible a las fluctuaciones en su entorno, por lo que el cuerpo necesita eliminar la basura celular de alguna manera, y ahí es donde entra en juego el sistema glifático.

Antes del descubrimiento de este sistema de eliminación de basura basado en el cerebro, los científicos creían que cada célula individual manejaba sus propios detritos metabólicos.

Si el sistema celular se sobrecarga o se ralentiza a medida que envejecemos, la basura metabólica se acumula entre las células. Esta basura incluye productos como beta-amiloide, la proteína asociada con la enfermedad de Alzheimer.

Astroglia

El término "glifático" fue acuñado por Maiken Nedergaard, un neurocientífico danés que descubrió el sistema. El nombre es una referencia a las células gliales, que son vitales para este sistema de eliminación de desechos.

Las células gliales obtienen una cobertura relativamente pequeña, en comparación con las neuronas, a pesar de ser igualmente numerosas en el cerebro. Durante mucho tiempo se las consideró poco más que pequeñas células de apoyo, pero ahora se las tiene en mayor estima.

La glía protege, nutre y aísla las neuronas. También juegan un papel en el sistema inmunológico y, como sabemos ahora, en el sistema glifático.

En particular, un tipo de células gliales conocidas como astroglia son importantes. Los receptores, llamados canales de acuaporina-4, en estas células permiten que el líquido cefalorraquídeo (LCR) se mueva hacia el SNC, creando una corriente que desvía el líquido a través del sistema.

El LCR es un líquido transparente que rodea el SNC, proporcionándole protección mecánica e inmunológica, entre otras cosas.

El sistema glifático, que corre paralelo a las arterias, también aprovecha el pulso de la sangre en circulación para ayudar a mantener las cosas en movimiento.

A medida que los vasos sanguíneos se expanden rítmicamente, impulsan el intercambio de compuestos entre el espacio intersticial y el LCR.

El sistema glifático se conecta con el sistema linfático del resto del cuerpo en la duramadre, una membrana gruesa de tejido conectivo que cubre el SNC.

La importancia del sueño

Tras el descubrimiento de Nedergaard, realizó una serie de experimentos en ratones para comprender mejor cómo funcionaba este sistema y cuándo estaba más activo. En particular, el equipo se centró en el sueño y el Alzheimer.

Nedergaard y su equipo descubrieron que el sistema glifático estaba más ocupado mientras los animales dormían. Demostraron que el volumen del espacio intersticial aumentó en un 60% mientras los ratones dormían.

Este aumento de volumen también impulsó el intercambio de líquido cefalorraquídeo y líquido intersticial, acelerando la eliminación de amiloide. Concluyeron que:

"La función restauradora del sueño puede ser una consecuencia de la eliminación mejorada de productos de desecho potencialmente neurotóxicos que se acumulan en el [SNC] despierto".

Este trabajo inicial inspiró una ola de nuevos estudios, el más reciente de los cuales se publicó este mes. Los investigadores observaron el impacto de la presión arterial alta en la función del sistema glifático.

Con el tiempo, la presión arterial alta hace que los vasos sanguíneos pierdan su elasticidad y se vuelvan cada vez más rígidos. Debido a que el pulso regular de las paredes arteriales impulsa el sistema glifático, este endurecimiento impide su función.

Utilizando un modelo de ratón de hipertensión, los científicos demostraron que el endurecimiento de las arterias inducido por la presión arterial alta interfería con la forma en que funcionaba el sistema de eliminación de basura; le impidió deshacerse de manera eficiente de moléculas grandes en el cerebro, como el beta-amiloide.

Este hallazgo podría ayudar a explicar por qué los científicos han encontrado vínculos entre la presión arterial elevada y el deterioro cognitivo y la demencia.

Enfermedad de Parkinson

La enfermedad de Parkinson es otra afección caracterizada por la acumulación de proteínas en el cerebro. En este caso, la proteína es alfa-sinucleína.

Esto ha llevado a algunos investigadores a preguntarse si el sistema glifático también podría estar implicado aquí.

En la enfermedad de Parkinson, hay una interrupción en las vías de dopamina del cerebro. Estas vías juegan un papel importante en los ciclos de sueño-vigilia y los ritmos circadianos; por lo tanto, las personas con Parkinson a menudo experimentan trastornos del sueño.

Una reseña publicada en Reseñas de neurociencia y bioconducta propone que los patrones de sueño alterados podrían dificultar la eliminación glifática de los desechos, incluida la alfa-sinucleína, lo que ayuda a que se acumulen en el cerebro.

Trauma cerebral

La encefalopatía traumática crónica es el resultado de repetidos golpes en la cabeza; antes se le llamaba síndrome de "borrachera" porque ocurre en los boxeadores.

Las lesiones cerebrales pueden interferir con el drenaje glifático.

Los síntomas pueden incluir pérdida de memoria, cambios de humor, confusión y deterioro cognitivo.

Algunos investigadores creen que las alteraciones del sistema glifático causadas por un traumatismo cerebral pueden aumentar el riesgo de desarrollar encefalopatía traumática crónica.

Los autores de la revisión escriben que, después de una lesión cerebral traumática, "las dificultades con el inicio y el mantenimiento del sueño se encuentran entre los síntomas más comúnmente informados".

Como hemos visto, esto interfiere con el aclaramiento glifático de proteínas del espacio intersticial durante el sueño.

Al mismo tiempo, este tipo de lesiones pueden provocar la reubicación de los canales de acuaporina-4, esos receptores importantes en la astroglia que son vitales para la eliminación glifática, en una posición que dificulta la eliminación de proteínas basura del espacio intersticial.

Los autores creen que la interrupción de este sistema podría "proporcionar un eslabón en la cadena explicativa que conecta la [lesión cerebral traumática] repetitiva con la neurodegeneración posterior".

Diabetes

Más allá de un posible papel en las afecciones neurológicas, algunos investigadores han investigado cómo las alteraciones en el sistema glifático pueden estar involucradas en los síntomas cognitivos de la diabetes.

Los científicos han demostrado que la diabetes puede afectar una variedad de funciones cognitivas, tanto al principio de la progresión de la enfermedad como más adelante.

Algunos investigadores se preguntan si el sistema glifático también podría estar involucrado aquí. Un estudio realizado en ratones utilizó resonancias magnéticas para visualizar el movimiento del LCR en el hipocampo, una parte del cerebro involucrada en la formación de nuevos recuerdos, entre otras tareas.

Los científicos encontraron que en los ratones con diabetes tipo 2, el aclaramiento del LCR "se redujo en un factor de tres". También encontraron una correlación entre los déficits cognitivos y el deterioro del sistema glifático: si la basura no se limpiaba, las habilidades de pensamiento se veían obstaculizadas.

Envejecimiento

A medida que envejecemos, un cierto nivel de deterioro cognitivo es casi inevitable. Existe una amplia gama de factores involucrados, y algunos científicos creen que el sistema glifático podría desempeñar un papel.

Un estudio publicado en 2014 investigó la eficiencia de los sistemas glifáticos de los ratones a medida que envejecían; los autores encontraron una "disminución dramática en la eficiencia".

En una revisión del sistema glifático y su papel en la enfermedad y el envejecimiento, los autores escriben que la actividad reducida en el sistema a medida que envejecemos podría "contribuir a la acumulación de proteínas mal plegadas e hiperfosforiladas", aumentando el riesgo de enfermedades neurodegenerativas y, quizás, exacerbando la disfunción cognitiva.

Todavía sabemos comparativamente poco sobre el sistema glifático. Sin embargo, debido a que limpia nuestro órgano más sensible y complejo, es probable que influya en nuestra salud en general hasta cierto punto.

Es posible que el sistema glifático no contenga las respuestas a todas nuestras preguntas sobre las enfermedades neurodegenerativas y más, pero podría ser la clave para algunas perspectivas nuevas e interesantes.

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